Estudio de los defectos tipo squat en los rieles del Metro de Medellín

Abstract

En los últimos años se han aumentado los reportes de aparición de defectos tipo squat en los rieles de la Línea A del metro de Medellín. Este incremento representa un riesgo para la seguridad del servicio y el confort del usuario, haciendo de este un objeto de estudio importante. Esta investigación se centra en conocer las características superficiales y microestructurales que describen los defectos tipo squat. Con el fin de estudiar estos defectos, se analizaron tres defectos tipo squat en los rieles de las curvas 35 y 96 de la Línea A del Metro de Medellín. Las técnicas que fueron utilizadas para la caracterización de los defectos estudiados son: Microscopia Óptica, Microscopia Electrónica de Barrido (en inglés: Sacanning Electron Microscopy SEM), medidas de dureza y microdurezas en Vickers y medida de perfil de rugosidad. Además, se midió el desgaste ondulatorio en las curvas 35 y 96, antes de que fueran retiradas de servicio, por medio de un análisis de CAT (Corrugation Analysis Trolley) que describe las longitudes de onda en función de la posición recorrida. Se encontró regiones de capa blanca (en inglés: White Etching Layer WEL) y altas deformaciones plásticas en las superficies de las muestras analizadas. Las deformaciones plásticas fueron comparadas a partir de medidas de dureza en zonas con y sin ensanchamiento en la banda de rodadura, algunas zonas con un incremento en la dureza de hasta 130 HV por encima del valor nominal. Luego, en el mapa de estabilización (en inglés: shakedown map) fueron analizados para conocer si se encuentran en la zona de colapso de material. Adicionalmente, se encontró longitudes de onda críticas en el desgaste ondulatorio entre 20-40 mm por medio de las mediciones en el CAT para las curvas 35 y 96. (Tomado de la fuente)

In recent years, reports of squat-type defects in the rails of Line A of the Medellín Metro have increased. This rise represents a significant risk to the safety and comfort of passengers, making it essential to study this phenomenon thoroughly. This research focuses on understanding the surface and microstructural characteristics that define squattype defects. To investigate these phenomena, three rail defects from curves 35 and 96 of the Line A from Medellin’s Metro were analyzed. The techniques employed for the characterization included Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy, Vickers hardness and microhardness testing, and surface roughness profiling. Additionally, rail corrugation measurements were done in curves 35 and 96 using a Corrugation Analysis Trolley (CAT) before these rail sections were removed from service. The CAT analysis provided data on wavelength variations along the track. The study identified regions of White Etching Layer (WEL) and significant plastic deformation on the analyzed surfaces. Plastic deformations were compared through a hardness analysis in areas with and without widening of the running band, with some regions showing an increase in hardness of up to 130 HV above the nominal value. These deformations were then analyzed using a shakedown map to determine if they belonged to the material collapse zone. These deformations were then analyzed using a shakedown map to determine if they belonged to the material collapse zone. Furthermore, critical wavelengths between 20-40 mm were identified through the rail corrugation with CAT on curves 35 and 96.